一种卡盘的水平调节装置以及使用该装置对卡盘进行水平调节的方法
【技术领域】
[0001]本发明归属于测量测试领域，尤其涉及一种应用于半导体设备中的卡盘的水平调节装置，以及使用该装置对卡盘进行水平调节的方法。
【背景技术】
[0002]在科学技术与工业工程领域，对一些精密的仪器在水平度上往往有着极高的要求，以确保获得的实验数据或产品足够理想。因此，选取一种优良的水平调节装置并配合科学的调节方法，能够大大提高科研的精准度，并增强说服力。
[0003]作为高精尖科学的代表，半导体领域对水平调节同样有着一套严苛的标准，尤其是那些用于固持晶圆的卡盘，在使用时必须调至水平状态，以避免在工艺过程中各种机械部件近距离接触晶圆时由于晶圆倾斜而触碰到晶圆，造成划伤或击碎。
[0004]以图1为例，给出了一种半导体设备上常用的卡盘结构。由于工艺的需要，半导体设备上的卡盘101往往需要带动晶圆一起旋转，所以该卡盘101通常会由若干个螺丝103固定连接在一根旋转轴102上。旋转轴102的另一端连接驱动马达，在驱动马达的驱动下，旋转轴102绕自身的中心轴旋转，进而带动卡盘101做圆周运动。而传统的卡盘101所使用的螺丝103通常只能起固定作用，对卡盘101的调节十分有限，且由于没有一个量化的标准，调节的很不准确。图1所示的是一种理想状态，各个螺丝103进入的深度恰好相同，从而使卡盘达101达到了水平状态。参考图2可以理解，各个螺丝103的进入深度对卡盘101的水平程度有着至关重要的影响。在安装卡盘101时，由于没有准确的、量化的指标，操作人员只能通过目测对卡盘101的水平程度进行调节，而螺丝103拧得过松则卡盘固定不牢，高速旋转时有可能掉落或抖动；而旋紧到一定程度，螺丝103的进入深度将达到极限，无法达到继续调节的目的。而任一一个螺丝103的进入深度与其它螺丝103存在差异，都会导致卡盘101沿着相应的方向倾斜，且大部分情况下，这种倾斜是难以察觉但实际存在的。在对精确度要求极高的半导体领域中，这种水平程度的不确定性是不能被允许的。
[0005]现有技术中鲜有能够满足要求的装置和方法，对卡盘的水平程度作出修正或调节，而对于处在工作状态的旋转卡盘的水平调节，更是难上加难。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种卡盘的水平调节装置，并给出了相应的水平调节方法，使用本发明的技术方案能够精确地对卡盘的水平度进行掌控，且即使是工作状态的旋转卡盘，也可用该技术方案保证其水平。
[0007]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0008]一种卡盘的水平调节装置，包括卡盘、旋转轴、固定座和数字千分表，所述卡盘的中心为0，所述旋转轴的中心轴为Y且竖直，所述中心O在所述中心轴Y上；所述旋转轴与所述卡盘由η个螺丝螺接，n ^ 3,且所述η个螺丝在O点所在的水平面上的投影构成一个η边形a的n个顶点；所述固定座上设置有固定杆，该固定杆上固定安装有调节螺母，所述数字千分表搭载于所述调节螺母上，该调节螺母适于调节并锁死所述数字千分表在竖直方向的高度位置。
[0009]进一步地，所述螺丝为旋进螺丝，所述卡盘的水平程度通过旋进螺丝的进动或退出加以控制，其中所述旋进螺丝每旋拧一周，其进动或退出的深度为h。
[0010]进一步地，所述螺丝嵌入所述卡盘。
[0011]进一步地，所述旋转轴绕中心轴Y旋转。
[0012]进一步地，所述旋转轴沿中心轴Y的径向延出有凸片结构，所述凸片结构上打有η个用于螺接所述卡盘的螺丝孔。
[0013]可选地,所述中心O在所述η边形a的内部,或者在所述η边形a的边上,或者在所述η边形a的顶点上。
[0014]优选地，所述η边形为正η边形，且所述中心O为所述正η边形的几何中心。
[0015]进一步地，所述水平调节装置与计算机相连，所述数字千分表将读取的高度数据反馈至所述计算机用于计算，并由所述计算机绘制位置与高度对应关系图。
[0016]进一步地，所述固定座和所述固定杆的位置均固定。
[0017]一种使用权利要求1中所述的装置对卡盘进行水平调节的方法，包括步骤:
[0018]旋拧所述调节螺母调试所述数字千分表的竖直高度，以使所述数字千分表的测量端调至抵住所述卡盘且有读数的位置，驱动所述旋转轴绕中心轴Y旋转，所述卡盘在旋转轴的带动下以中心O为圆心旋转，使数字千分表在卡盘转满一周的过程中始终有读数，所述数字千分表的测量端遍历所述卡盘上以O为圆心、以R为半径的圆周上的各点；
[0019]在所述卡盘旋转的状态下由所述数字千分表读取所述圆周上各点的高度数据；
[0020]在所述η个螺丝中选取其中的至少三个螺丝Α1、Α2和A3，并从数字千分表所读取的整个圆周的高度数据中筛选出OAl所指的圆周上BI点位置处的高度值Η1、0Α2所指的圆周上Β2点位置处的高度值Η2以及0Α3所指的圆周上Β3点位置处的高度值Η3 ；
[0021]测量出0Α2的长度r2以及0A3的长度r3 ；
[0022]以圆周上的BI点为基准，计算B2点与BI点之间的台阶差G21，G21 = H2-H1 ;计算B3点与BI点之间的台阶差G31，G31 = H3-H1 ；
[0023]计算螺丝A2和螺丝Al之间的台阶差g21，g21 = G21*r2/R ;计算螺丝A3和螺丝Al 之间的台阶差 g31，g31 = G31*r3/R ；
[0024]计算螺丝A2需要旋拧的周数x2并确定相应的旋拧方向，抬升或降低所述卡盘在相应位置处的高度，x2 = (G21*r2)/(R*h);计算螺丝A3需要旋拧的周数x3并确定相应的旋拧方向，抬升或降低所述卡盘在相应位置处的高度，x3= (G31*r3)/(R*h)；
[0025]在所述卡盘旋转的状态下，由所述数字千分表读取新的高度数据，并根据新的高度数据判断所述卡盘是否已达到水平。
[0026]本发明针对现有技术存在的不足，给出了新的水平调节装置和方法，能够很好的保证卡盘的水平度，大大提高了对晶圆进行加工的准确性和稳定性，最终反映为晶圆产品的良率提闻。
【附图说明】
[0027]图1是本发明涉及到的一种旋转卡盘的结构示意图；
[0028]图2是图1中所示旋转卡盘被倾斜安装时的示意图；
[0029]图3是本发明所述水平调节装置第一实施例的正视图；
[0030]图4是本发明第一实施例旋转轴的结构示意图；
[0031]图5是本发明所述水平调节装置第一实施例的俯视图；
[0032]图6是本发明所述水平调节装置第一实施例的仰视图；
[0033]图7是使用本发明第一实施例中的水平调节装置测绘出的一张角度与卡盘高度的对应关系表；
[0034]图8是本发明所述水平调节装置第二实施例的正视图；
[0035]图9是本发明所述水平调节装置第二实施例的仰视图；
[0036]图10是本发明所述水平调节方法的原理演示图。
[0037]具体实施例及实施方式
[0038]为了使本领域技术人员更清晰、明确地理解本发明的设计思路及发明意图，申请人特准备了如下多个翔实的具体实施例加以阐述和说明，敬请结合附图知会:
[0039]图3-6是对本发明第一实施例中的水平调节装置做出的展示。观察图3(第一实施例的正视图)，该水平调节装置包括卡盘201、旋转轴202、固定座207以及数字千分表206。由于半导体工艺通常要求卡盘201能够带动晶圆一起旋转，所以该卡盘201专门设计为旋转卡盘，该水平调节装置调好水平之后，卡盘201即使在高速旋转的工作状态，亦将处于水平状态，而不必担心卡盘201会有所倾斜。当然，对于那种单纯静止的卡盘，经本装置调节同样可以处于静止的水平状态。
[0040]在卡盘201的中心位置O处，竖直的树有一根细长的旋转轴202，旋转轴202自身的中心轴为Y轴203，该Y轴显然地将经过卡盘的中心O点，旋转轴202能够在驱动装置的驱动下绕Y轴旋转，所述的驱动装置通常为电动马达，图中并未画出。本实施例中，该旋转轴202的下端在抵达O点位置处截止，但这并非限制性的，实际上旋转轴202更长一点，穿过O点也是可以的，并不会影响本发明技术方案的实现。
[0041]该水平调节装置还具有固定座207，在图3中固定座207看起来分为两部分，其实它们是一体成型的，同时，在固定座207中心留有一条细长的通孔，供旋转轴202穿过。该通孔的直径只比旋转轴202的直径略大一点，旋转轴202插入通孔后将紧贴固定座207的内壁，这有助于限定旋转轴202的位置，进一步保证旋转轴202处于竖直状态。